Forschungsprojekt ENOS
Enzymoptimierte Effizienzsteigerung der Nachvergärung im Biogasprozess durch in-Prozess Produktion und Einsatz von Pflanzenfaser-abbauenden Enzymen.
Zielsetzung des Projekts
Ziel des geplanten Vorhabens ist die folgende Verfahrensentwicklung: in einer zweistufigen Biogasanlage soll das Restgaspotenzial des festen faserreichen Gärrests nach erster konventioneller Vergärung durch Einsatz von Enzymen im Nachgärer effizienter in Biogas konvertiert werden. Die Enzyme werden dazu direkt auf der Anlage, d.h.im Teilstrom des Prozesses hergestellt und konstant dem Gärrest zugemischt.
Erschließung des energetischen Restpotenzials im Gärrest durch enzymatischen Faseraufschluss
Die im Gärrest von Biogasanlagen enthaltenen Faserstrukturen stellen noch unaufgeschlossene Biomasse dar und enthalten ein energetisches Restpotenzial. Im konkreten Fall wird die Biogasanlage mit einem Substratgemisch aus hauptsächlich Maissilage und Dickgülle gefahren; das ungenutzte Energiepotenzial im Gärrest dieser Anlage soll durch die Optimierung des Cellulose- und Hemicelluloseaufschlusses erschlossen werden. Die Enzyme zum Abbau der Faserpolymere werden auf der Anlage durch den filamentösen Pilz Trichoderma reesei produziert und ohne weitere Prozessierungsschritte im Nachgärer mit dem Substrat vermengt. Durch die Vermischung der Enzyme mit der separierten Gärrestfestphase ist ein Abbau der pflanzlichen Faserpolymere in leichter vergärbare Zucker und somit eine höhere Biogasausbeute zu erwarten. Die Vorteile des angestrebten Verfahrens liegen zum einen darin, dass die on-site Kultivierung des Enzyme-produzierenden Pilzes auf Basis des vorhandenen Gärrests erfolgt und sich dadurch eine Zudosierung kommerziell angebotener Enzymmischungen zum Faseraufschluss erübrigt.
Zweitens wird erwartet, dass durch den Enzym-unterstützten Aufschluss der Faserstrukturen das Restgaspotenzial des Gärrests vollständiger genutzt wird. Dadurch würde die Gesamt-Biogasausbeute der eingesetzten Substrate steigen und der Biogasprozess effizienter und wirtschaftlicher werden.
Publikationen
Götze, H., Austen, D., Drescher-Hartung, S., Wilharm E. (2022) Enhanced biomethane production from fibre-rich digestate by in-process produced fungal biomass and enzymes. Bioresource Technology Reports 18: doi.org/10.1016/j.biteb.2022.101105
Projektförderung
Enzymoptimierte Effizienzsteigerung der Nachvergärung im Biogasprozess durch in-Prozess Produktion und Einsatz von Pflanzenfaser-abbauenden Enzymen
Förderungskennzeichen: ZIM ZF4065902CL7
Bewilligungszeitraum: 2018-2020